音频大地电磁在某隧道断裂探测中的应用.pdf

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1、l9I馏雪第29卷第2期GEOLOGYOFSHAANXI2011拄12)1文章编号：lOOl-6996(2O11)O2一O056一O4音频大地电磁在某隧道断裂探测中的应用高峰，唐卫军。，胡鹏飞。(1．西安地质矿产勘查开发院，西安710100，2．青海省第三地质矿产勘查院，西宁810029，3．陕西公路设计院，西安710000)摘要：运用音频大地电磁测深(AMT)对某隧道断裂发育带进行了探查，结果表明：状元碑一马道断裂(F2)呈上缓下陡形状，钻探最后也验证了该结论。根据该结论对原先的地质分析进行了调整。实践表明音频大地电磁测深用于探测断裂是可行的、有效的。关键词：

2、音频大地电磁测深；断裂；电阻率中图分类号：U452．1／P631．325文献标识码：B某隧道是十天高速西段洛阳县境内的一条特长隧道，起于鱼洞子乡廖家沟村，终于白石沟乡龙洞村，分为左、右线。隧道洞室左线长5431m，右线长5429m，最大埋深约570m。根据地质调绘结果，洞身在K438～K44O段两公里范围内集中发育了大小五条断层：状元碑一马道断裂(F2)及其分支断裂(F2—1、F2—2、F2—3、F2—4)。状元碑一马道断裂(F2)为区域性深断裂，其两侧岩石为大理岩化灰岩和千枚岩。及时了解断裂构造在洞身处的发育情况，对于指导钻探工作、划分围岩级别有极其重要意义。

3、为此，布设音频大地电磁测深(AMT)剖面两条，共15个点。1工作方法音频大地电磁法(AMT)采用的仪器是加拿大凤凰公司V8大地电磁测深系统。该系统具有GPS卫星时钟同步测量技术，这极大地提高了相位的测量精度。另外由于测量技术的改进，使得电、磁场的测量精度提高，使电阻率的离差降低到5以下。该方法利用天然电磁场信号为场源，观测天然电磁场的时间序列信号，然后将时间序列数据转化为频率域数据，进而计算出每个频点的电阻率值和相位阻抗。该方法以卡尼亚大地电磁理论为依据，其理论的基本模型是：假设场源位于高空，地面电磁场为平面电磁波，地下介质在水平方向是均匀的；定义电磁波在地下介

4、质传播中，振幅衰减到地面振幅的1／e的深度为趋肤深度或穿透深度，因此，用不同频率的阻抗计算视电阻率，便可达到测深目的。显然，根据趋肤深度概念，频率较高时，卡尼亚视电阻率反映较浅介质的电性、频率越低则探测深度越大。收稿日期：2O11一O8—23作者简介：高峰，男，45岁，工程师，1991年6月毕业长安大学物探系，现从事地质矿产勘查工作。第2期高峰等：音频大地电磁在某隧道断裂探测中的应用57现场两条剖面呈“十”字形分布。其中1号剖面13个点，与三花石隧道平行；2号剖面3个点；与隧道大致垂直。测点采用手持GPS测放。2资料分析解释图1为O1线TE模式电阻率反演剖面，图

5、2为O1线TM模式的电阻率反演剖面。由图可以看出，O1线TE模式和TM模式的电阻率反演剖面总体趋势相同。电阻率等值线的总体特征是，以07号点为界，剖面小号点为相对高阻，剖面大号点为相对低阻，电阻率差异大，高低阻界限分明。由此分析认为，该点段存在一岩性分界面或隐伏断层。同时认为TM模式数据反演结果更加符合地质模型，因此，本次的反演工作以TM模式的数据为主。—鼍■F产1F秀图1O1线AMT电阻率图2O1线AMT电阻率(TE模式)反演剖面(TM模式)反演剖面Fig．1AninversionprofileofAMTFig．2AninversionprofileofAMT

6、resistivity(TEmode1)on1ineNo．01resistivity(TMmode1)onlineNo．01图3为O2线TM模式电阻率反演剖面，剖面浅部为相对高阻，中深部为相对低阻，高低阻分界线在标高0．7～O．9km处，反映了该处岩性分界面的存在。由于该线点数少长度短，反映的电性分界面形态不完整。图4为物探O1线AMT推断解释图，红色虚线为推断断层，应为状元碑一马道断裂(F2)，其以O7号点为界，剖面小号点推断认为是灰岩的电性反映，剖面大号点应是千枚岩的电性反应。3结论在本次勘察中，音频大地电磁测深取得了较好的效果，其解释出来的F2断层的产状超

7、乎原先的预料。原先根据野外调绘及区域资料认为：该断层产状近乎平滑，倾角约45。～58陕西地质第29卷70。，然而音频大地电磁测深表明该断层呈上缓下陡。钻探结果验证了这个结论，该断层附近的一个深达315m的钻孔岩芯倾角上部约为6O。，下部接近直立。为此，综合地质调绘、音频大地电磁测深、浅层地震、钻探成果，对原先划分的围岩分级、富水性段落进行了调整，使得勘察报告更具科学性、可信性。同时也说明音频大地电磁测深用于探测断裂是可行的、有效的。口口．'口：a3口^图3O2线AMT电阻率反演剖面图图401线AMT电阻率推断解释图Fig．3Aninversionprofileo

8、fAMTFig．4Inf